專利名稱：一種電源供應器的柔性啟動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種柔性啟動裝置，尤其涉及一種使用于電源供應器中，可使電源供應器啟動時的切換信號輸出漸增的脈沖寬度的柔性啟動裝置。
背景技術：
各種的電源供應器已經(jīng)廣泛地使用來提供穩(wěn)定調(diào)整的輸出電壓。請參考圖1，為現(xiàn)有電源供應器的電路方塊示意圖?，F(xiàn)有的電源供應器包含切換式電路30、切換式控制器10、輸出電感L、輸出電容C1、分壓電阻(由電阻R1與電阻R2組成)、補償網(wǎng)絡(由補償電阻R3與補償電容C2組成)。該切換式控制器10的輸出端OUT輸出一切換信號VPWM，用以控制該切換式電路30中功率開關的切換動作，進而在電源供應器的輸出端得到穩(wěn)定調(diào)整的輸出電壓Vo。
該切換式控制器10包含比較器162、振蕩器168、D型觸發(fā)器(D typeFlip-Flop)166與誤差放大器160。其中振蕩器168用以產(chǎn)生鋸齒波電壓VSAW，該鋸齒波電壓VSAW可以決定切換信號VPWM的切換頻率。誤差放大器160的正端連接至參考電壓VREF，負端連接至電源供應器的反饋端FB，接收反饋信號VFB。誤差放大器160根據(jù)參考電壓VREF與反饋信號VFB用以輸出補償信號VCOM。比較器162連接至振蕩器168與誤差放大器160，接收鋸齒波信號VSAW與補償信號VCOM，經(jīng)由比較運算后再通過D型觸發(fā)器166的邏輯運算，輸出切換信號VPWM，并決定該切換信號VPWM的脈沖寬度。
配合圖1，請參考圖2，為現(xiàn)有電源供應器在啟動瞬間的各點信號波形示意圖。在電源供應器啟動時，電源供應器的反饋端FB接收到的反饋信號VFB極小，因此，誤差放大器160輸出很大的補償信號VCOM，比較器162將很大的補償信號VCOM與鋸齒波電壓VSAW進行比較運算后，再通過D型觸發(fā)器166的邏輯運算，輸出極大脈沖寬度的切換信號VPWM。換句話說，在啟動瞬間并且輸出電壓尚未建立的過程中，切換信號VPWM的脈沖寬度為最大值，而輸出電壓建立所需的時間越長，將對功率開關造成很大的電壓與電流應力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種柔性啟動裝置，使用于電源供應器中，在電源供應器啟動時輸出一補償信號到一脈寬調(diào)制控制器，該脈寬調(diào)制控制器輸出切換信號的脈沖寬度會以漸增的狀態(tài)產(chǎn)生，由初始值逐漸增加到設定值，并于啟動完成后依據(jù)負載狀態(tài)予以調(diào)整，如此可用來避免功率開關在開機瞬間造成很大的電壓與電流應力。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種柔性啟動裝置，在電源供應器開機時，使用一第一電源對一啟動電容進行充電，并于啟動電容上建立一參考電壓；一穩(wěn)壓單元的第一輸入端接收一內(nèi)建參考電壓，第二輸入端連接至第一輸出端與該啟動電容，該穩(wěn)壓單元具有開漏極(open-drain)或開集極(open-collect)的輸出結構，使得該啟動電容上的參考電壓得以穩(wěn)定在內(nèi)建參考電壓內(nèi)；一誤差放大器，其第三輸入端連接該啟動電容與第一輸出端，接收該參考電壓，其一第四輸入端連接到電源供應器的反饋端，以接收一反饋信號，其一第二輸出端連接至該脈寬調(diào)制控制器，用以輸出該補償信號。
當電源供應器開機瞬間，該第一電源對該啟動電容進行充電即充電到該參考電壓，使得該補償信號隨著該參考電壓的緩慢上升而逐漸增加，因而使得切換信號的脈沖寬度由初始值逐漸增加到設定值。該補償信號的漸增可達到柔性啟動的目的。
要注意的是，以上的概述與接下來的詳細說明皆為示范性質，是為了進一步說明本發(fā)明的權利要求范圍。以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1是現(xiàn)有的電源供應器的電路方塊示意圖；圖2是現(xiàn)有電源供應器在啟動瞬間的各點信號波形示意圖；圖3是本發(fā)明柔性啟動裝置使用于電源供應器的電路示意圖；圖4是本發(fā)明在啟動瞬間的各點信號波形示意圖；及圖5為本發(fā)明穩(wěn)壓單元的電路示意圖。
其中，附圖標記如下10-切換式控制器 160-誤差放大器
162-比較器 166-D型觸發(fā)器168-振蕩器 R1、R2-電阻R3-補償電阻C1-輸出電容C2-補償電容L-輸出電感30-切換式電路 40-柔性啟動裝置Css-啟動電容 402-誤差放大器403-第二開關405-第一開關 406-穩(wěn)壓單元4060-電流源 4061、4062、4063、4064-晶體管4065-電阻 4066-電容4067-輸出晶體管 407-第一電源408-第二電源50-脈寬調(diào)制控制器502-比較器 504-振蕩器506-D型觸發(fā)器具體實施方式
請參考圖3為本發(fā)明柔性啟動裝置使用于電源供應器的電路示意圖。柔性啟動裝置40連接于一脈寬調(diào)制控制器50與電源供應器的反饋端FB。其中反饋端FB通過分壓電阻(由電阻R1與電阻R2組成)連接至輸出電壓Vo。
再參考圖3，本發(fā)明柔性啟動裝置40包含有一第一電源407、一啟動電容CSS、一穩(wěn)壓單元406與一誤差放大器402。其中第一電源407連接至啟動電容CSS，并對啟動電容CSS進行充電，并于該啟動電容上建立一參考電壓VREF。穩(wěn)壓單元406利用其第一輸入端(+)接收內(nèi)建參考電壓VR，并將第二輸入端(-)連接至第一輸出端與啟動電容CSS以形成一單位增益緩沖器，該穩(wěn)壓單元406具有開漏極(open-drain)或開集極(open-collect)的輸出結構，進而將啟動電容CSS上的參考電壓VREF穩(wěn)定在內(nèi)建參考電壓VR之內(nèi)。
誤差放大器402的第三輸入端(+)連接至啟動電容CSS與第一輸出端，其第四輸入端(-)連接到電源供應器的反饋端FB，其第二輸出端連接至脈寬調(diào)制控制器50，誤差放大器402將參考電壓VREF與反饋信號VFB的誤差放大，用以輸出補償信號VCOM。
上述說明中，在電源供應器啟動瞬間，誤差放大器402第三輸入端(+)接收的參考電壓VREF會隨著啟動電容CSS上的充電電壓逐漸上升，當其上升到內(nèi)建參考電壓VR時即進入正常狀態(tài)。也就是說，在啟動瞬間，連接到啟動電容CSS的第三輸入端(+)與連接到電源供應器的反饋端FB的第四輸入端(-)，兩者的電壓皆為零伏，使得誤差放大器402的輸出電壓電平與補償信號VCOM的電壓電平的初始值也為零伏。
再參考圖3，該第一電源407為一電流源，用以對該啟動電容CSS提供充電電流。在電源供應器啟動瞬間，該啟動電容CSS的電壓逐漸上升，該啟動電容CSS可通過本身電容值用以規(guī)劃其啟動時間。較大電容值的啟動電容CSS將增加啟動時間，進而可以降低功率開關的電壓與電流額定。因此，通過合理的選擇該啟動電容CSS的電容值，使得啟動瞬間所造成的延遲時間能在適當?shù)姆秶鷥?nèi)。
再參考圖3，該脈寬調(diào)制控制器50包括振蕩器504、比較器502及D型觸發(fā)器506。其中該振蕩器504用以產(chǎn)生一上限為高臨界電壓VTH2、下限為低臨界電壓VTH1的鋸齒波電壓VSAW。比較器502的正端(+)連接至誤差放大器402的第二輸出端，其負端(-)連接至振蕩器504，同時接收比較運算補償信號VCOM與鋸齒波信號VSAW，運算結果則傳送到D型觸發(fā)器506，通過D型觸發(fā)器506的邏輯運算，輸出并決定切換信號VPWM的脈沖寬度。
配合圖3，參考圖4，為本發(fā)明在啟動瞬間的各點信號波形示意圖。電源供應器開機時的啟動瞬間，配合啟動電容CSS的充電，在啟動電容CSS上的參考電壓VREF由零伏開始上升。由于穩(wěn)壓單元406為單位增益緩沖器，該穩(wěn)壓單元406具有開漏極(open-drain)或開集極(open-collect)的輸出結構，因此參考電壓VREF的最大值會被穩(wěn)定在內(nèi)建參考電壓VR。參考電壓VREF會逐漸從零伏開始往上升，誤差放大器402的第三輸入端(+)則隨著參考電壓VREF逐漸上升，讓其輸出的補償信號VCOM也跟著逐漸從零伏開始增加。在啟動電容CSS的充電過程中，切換信號VPWM的脈沖寬度由初始值開始慢慢增加，直到參考電壓VREF達到內(nèi)建參考電壓VR，此時的脈沖寬度達到設定值，并于啟動完成后依據(jù)負載狀態(tài)予以調(diào)整，因而達到柔性啟動。
請參考圖5，為本發(fā)明穩(wěn)壓單元的電路示意圖。該穩(wěn)壓單元406通過第一輸入端(+)、第二輸入端(-)及第一輸出端來與外界電路連接，其內(nèi)部包括有由晶體管4061、4062、4063及4064所組成的一差動對輸入放大器(differential-pair input amplifier)、電流源4060、電阻4065、電容4066與輸出晶體管4067。其中差動對輸入放大器連接至電流源4060，并通過第一輸入端(+)與第二輸入端(-)接收一差動對輸入信號，用以產(chǎn)生一輸出信號VOUT。輸出晶體管4067的柵極端連接至差動對輸入放大器，接收該輸出信號VOUT以產(chǎn)生放大信號，即為該參考電壓VREF。輸出晶體管4067的漏極端連接至該第一輸出端，其源極端連接至接地端。輸出晶體管4067的柵極端與漏極端連接有一RC電路即電阻4065與電容4066，用以提供補償?shù)淖饔?。該輸出晶體管4067的該漏極端連接到該穩(wěn)壓單元406的第一輸出端，用以提供開漏極(open-drain)或開集極(open-collect)的輸出結構。
再參考圖3，其中本發(fā)明更包含有第一開關405連接于該啟動電容CSS與接地端。當電源供應器未提供輸出功率時，根據(jù)反饋信號VFB的電壓電平，用以輸出重置信號RST以控制第一開關405導通，進而對啟動電容CSS進行放電以達到啟動重置的目的。另有第二電源408通過第二開關403連接至啟動電容CSS，根據(jù)第二開關403的切換，用以提供放電電流對啟動電容CSS進行放電。第二開關403的切換受控于保護信號PTN。當電源供應器發(fā)生過功率、短路與過電壓時，根據(jù)反饋信號VFB的電壓電平，用以輸出保護信號PTN，并對啟動電容CSS進行放電，以達到保護的目的。
綜上所述，本發(fā)明的一種柔性啟動裝置，是使用于電源供應器中，并在電源供應器啟動時輸出補償信號到脈寬調(diào)制控制器，該脈寬調(diào)制控制器輸出切換信號的脈沖寬度會以漸增的狀態(tài)產(chǎn)生，由初始值(即為零伏的電壓)逐漸增加到設定值，并于啟動完成后依據(jù)負載狀態(tài)予以調(diào)整，如此可用來避免功率開關在開機瞬間造成很大的電壓與電流應力。
當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種柔性啟動裝置，使用于一電源供應器中，在所述電源供應器啟動時輸出一補償信號到一脈寬調(diào)制控制器，其特征在于，包括有一啟動電容；一第一電源，連接所述啟動電容，對所述啟動電容進行充電；一穩(wěn)壓單元，通過其一第一輸入端接收一內(nèi)建參考電壓，一第二輸入端連接至一第一輸出端與所述啟動電容，用以穩(wěn)定所述啟動電容上的一參考電壓；及一誤差放大器，其一第三輸入端連接所述啟動電容與所述第一輸出端，其一第四輸入端連接到所述電源供應器的反饋端，其一第二輸出端連接至所述脈寬調(diào)制控制器，接收所述參考電壓與一反饋信號，用以輸出所述補償信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的柔性啟動裝置，其特征在于，所述第一電源為一電流源，用以提供一充電電流給所述啟動電容。
3.根據(jù)權利要求1所述的柔性啟動裝置，其特征在于，更包括有一第一開關，連接于所述啟動電容與一接地端，受控于一重置信號，用以對所述啟動電容進行放電。
4.根據(jù)權利要求1所述的柔性啟動裝置，其特征在于，更包括有一第二電源，提供一放電電流；及一第二開關，連接至所述啟動電容與所述第二電源，受控于一保護信號，讓所述放電電流對所述啟動電容進行放電。
5.根據(jù)權利要求1所述的柔性啟動裝置，其特征在于，所述補償信號的電壓電平在所述電源供應器啟動時，其初始值為零伏。
6.根據(jù)權利要求1所述的柔性啟動裝置，其特征在于，所述穩(wěn)壓單元包括有一差動對輸入放大器，連接至一電流源，從所述第一輸入端與所述第二輸入端接收一差動對輸入信號，用以產(chǎn)生一輸出信號；及一輸出晶體管，其一柵極端連接至所述差動對輸入放大器，接收所述輸出信號，以輸出所述參考電壓，一漏極端連接至所述第一輸出端，一源極端連接至接地端。
7.根據(jù)權利要求6所述的柔性啟動裝置，其特征在于，所述輸出晶體管具有開漏極或開集極的輸出結構。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柔性啟動裝置，使用于電源供應器中，在電源供應器啟動時輸出一補償信號到一脈寬調(diào)制控制器，該脈寬調(diào)制控制器輸出切換信號的脈沖寬度會以漸增的狀態(tài)產(chǎn)生，由初始值逐漸增加到設定值，并在啟動完成后依據(jù)負載狀態(tài)予以調(diào)整，由此可用來避免功率開關在開機瞬間造成很大的電壓與電流應力。
文檔編號H02M3/07GK1862933SQ20051006913
公開日2006年11月15日 申請日期2005年5月11日 優(yōu)先權日2005年5月11日
發(fā)明者楊大勇 申請人:崇貿(mào)科技股份有限公司